欧亚松鸦(Garrulus glandarius)的不确定性监控能力:元认知研究揭示鸟类认知策略

【字体: 时间:2025年05月16日 来源:Animal Cognition 1.9

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  为探究动物元认知(Metacognition)能力,研究人员以欧亚松鸦为对象,通过工作记忆食物检索任务,观察其在不同难度(单次 / 多次混洗杯子)下选择挑战或退出(选择提供次优食物的第三杯)的行为。发现任务难度影响选择,个体决策或基于对自身知识的信心评估,为鸟类元认知研究提供新证据。

  
在动物认知领域,元认知能力 —— 即个体对自身认知过程的反思能力,一直是理解生物进化和智能演化的关键议题。尽管哺乳动物(如灵长类、啮齿类)的元认知研究已取得显著进展,但非哺乳类动物尤其是鸟类的相关证据仍存争议。早期研究显示,部分鸟类(如鸽子、大嘴乌鸦)在回顾性记忆判断任务中表现出不确定性监控能力,但在前瞻性记忆判断(需在任务前评估自身知识)中却未能通过,这使得鸟类是否具备与自我意识相关的元认知能力成为悬而未决的问题。此外,鸟类在自然环境中的复杂行为(如食物贮藏、社交互动)是否依赖元认知策略,也亟待实证支持。

为填补这一研究空白,英国剑桥大学(University of Cambridge)的研究团队以欧亚松鸦(Garrulus glandarius)为模型开展了系列实验。欧亚松鸦作为鸦科鸟类,此前已被证实具备复杂的认知能力,如记忆食物贮藏位置、理解他人心理状态等,使其成为探究鸟类元认知的理想对象。研究团队设计了一项工作记忆食物检索任务,旨在观察松鸦在面对不同难度任务时的决策策略,进而推断其是否具备基于自我评估的元认知能力。该研究成果发表于《Animal Cognition》,为鸟类认知演化研究提供了关键证据。

研究主要采用行为学实验方法,核心技术包括:

  1. 食物偏好评估:通过两两食物选择实验,确定每只松鸦的最优食物(如蜡虫)和次优食物(如花生、奶酪),用于后续任务中的奖励设置。
  2. 工作记忆任务设计:实验装置包含两个红色杯子和一个蓝色杯子。实验者将最优食物藏于其中一个红色杯子后,进行单次(简单处理)或多次(3-4 次,困难处理)混洗。松鸦可选择翻开红色杯子(挑战任务,成功则获得最优食物)或蓝色杯子(退出任务,获得次优食物)。
  3. 行为数据记录与分析:通过视频记录松鸦的选择行为(参与任务或退出)及准确率,运用广义线性混合模型(GLMM)分析任务难度对决策的影响,并通过单样本 t 检验和二项式检验评估个体表现与随机水平的差异。

结果分析


1. 任务难度对选择行为的影响


统计显示,松鸦在困难处理中选择退出的概率显著高于简单处理(z=9.21, p<0.001),表明其能感知任务难度并调整策略。简单处理中,松鸦的平均准确率达 84.8%-95.1%,显著高于随机水平(50%);而困难处理中,仅 3 只个体(Dolci、Jaylo、Poe)的准确率超过 80%(p<0.05),其余个体表现接近随机,进一步验证了任务难度对认知负荷的影响。

2. 个体差异与决策策略


个体分析发现,在困难处理中选择参与任务的个体(如 Dolci、Jaylo、Poe)表现出高准确率,且其退出率与错误率呈显著负相关(即退出越多,错误越少)。相反,部分个体(如 Godot)在困难处理中更倾向于坚持挑战,即使准确率低于随机水平。这提示松鸦的决策可能基于对自身知识的信心评估,而非简单的 associative 机制。

3. 食物偏好与动机的排除


实验中,次优食物(蓝色杯子)的吸引力低于最优食物,且偏好测试显示多数个体对最优食物有强烈倾向(如 Dolci、Jaylo 对蜡虫的选择率 > 90%)。因此,退出行为难以用 “对次优食物的偏好” 或 “动机不足” 解释,更可能反映对任务难度的主动评估。

讨论与意义


该研究首次在欧亚松鸦中观察到前瞻性质的不确定性监控能力:个体能根据任务难度调整参与决策,且决策质量与自我评估的信心水平相关。这一发现突破了以往鸟类仅具备回顾性元认知能力的结论,表明鸦科鸟类可能拥有与哺乳动物相似的元认知策略。

从演化角度看,这种能力可能赋予松鸦在自然环境中的生存优势。例如,其食物贮藏行为(caching)需精准记忆贮藏位置,而元认知能力可帮助个体判断记忆可靠性,决定是否重新贮藏或检索食物,从而优化资源管理。此外,研究中观察到的个体差异(如 bold/shy 行为类型)与决策策略的关联,提示认知能力的个体差异可能受 “人格特质” 和社会生态因素影响,为后续研究提供了新方向。

值得注意的是,并非所有个体均表现出显著的元认知行为,这可能与实验外的食物获取(如日常饮食供应)、冲动控制能力或测试时的动机状态有关。未来研究需进一步分离这些因素,以全面揭示鸟类元认知的神经机制和演化轨迹。

综上,该研究不仅为鸟类认知复杂性提供了实证支持,也为跨物种元认知比较研究开辟了新路径,有助于重新审视非人类动物的自我意识演化历程,并为理解人类元认知的起源提供关键类比证据。

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